朱仕卓 王毓 程实 赵炫 崔宇航

武汉理工大学国际教育学院 湖北省武汉市 430070

1 引言

一级方程式赛车作为汽车运动最高级别的赛事，不仅代表了现代汽车运动的最高竞技水平，也是衡量现代汽车技术发展最高水准（特别是汽车空气动力学）的重要标杆。F1方程式赛车直线行驶的最高时速可达到410km/h，远超过波音747客机的起飞速度（280～300km/h），其气动特性直接影响到赛车的动力性和操纵稳定性。

现代一级方程式赛车和喷气式战斗机有更多的相似之处。空气动力学是赛车运动中致胜的关键。气动设计师有两个首要关注点：第一，制造下压力使赛车轮胎更贴近赛道地面，同时提升转弯能力；第二，将由空气涡流引起、使车速减慢的空气阻力降低至最小。实际上一辆典型的F1赛车的风阻系数都在0.7Cd左右，比普通家用车高的多，因为大部分阻力用来转换为下压力，减小气动升力。由于一级方程式赛车的抓地力2/3以上由后轮承担，后负升力对F1方程式赛车的动力性及操纵稳定性影响很大。

2 F1赛车的气动特性介绍

2.1 负升力产生原理，见图1

由伯努利方程（流体机械能守恒）：流体的动能+势能+压力=常数。流体的压强位能，重力位能，动能之和为一常数，是能量守恒的一种表达式。空气流经上下表面不对称翼型时，路程长的表面流速高，故压力下，上下表面形成压力差。

图1 伯努利原理

2.2 提高负升力的方法

提供负升力，即赛车所需的下压力。产生下压力一般有三种方式：

1.车身扁平化：扁平化的楔形车身造型，曲面平缓的压强差能减小气动升力甚至产生负升力。……